Neural simulation-based analysis of the well wall stability while productive seam penetrating

Abstract

Purpose is the development of mathematical models to evaluate deformation of parameters of the rock mass-well geological and engineering system within the anisotropic media. Methods. Both mathematical and neural modeling of a stress state of the rock mass-well system under conditions of geological uncertainty has been applied for the studies. From the viewpoint of mathematical modeling, analysis of probability of factors, complicating drilling, should involve a number of assumptions for strength and deformation characteristics of rock mass layers corresponding to particular hole-making conditions. Findings. A mathematical model of horizontal wellbore and geological layers, occurring along the structure under the conditions of permanent comprehensive stresses, has been developed. An analytical and graphical form has been applied to implement one of the basic aspects of aggregation principles of strength changes in each particular lithological layer for identification of an ideal value of horizontal/inclined wellbore length relative to the rock mass depths scheduled by mining. Regularities of changes in deformation and spatial well stability within the complex reservoirs depending upon various process duties have been determined. A neural simulation-based model has been proposed to analyze deformation of rock mass layers having different strength characteristics. Originality. Interaction between geomechanical characteristics of rock mass as well as deformation and spatial stability of well design has been evaluated both qualitatively and quantitatively. Practical implications. An opportunity has been presented to forecast deformation of well walls taking into consideration different strength as well as structural and geological rock mass characteristics on the basis of neural simulation. The represented approach has been included on the register of the best scientific-based practices according to “Methods to recover low-pressure gas of Cenomanian producing complex” Project.

Мета. Розробка математичних моделей для оцінки деформації параметрів геолого-технологічної системи “масив – свердловина” в анізотропних середовищах. Методика. Для досліджень використані математичне та нейромережеве моделювання напруженого стану системи “масив – свердловина” в умовах геологічної невизначеності. Для дослідження ймовірності ускладнюють факторів при бурінні з точки зору математичного моделювання, необхідно зробити ряд припущень для деформаційно-міцнісних властивостей геологічних шарів масиву, що відповідають конкретним умовам буріння свердловин. Результати. Розроблено математичну модель деформації ствола горизонтальної свердловини і геологічних шарів, розташованих уздовж даної конструкції, в умовах постійно діючих всебічних напружень. Реалізовано, в аналітико-графічному вигляді, один з базових аспектів принципу агрегування змін меж міцності кожного окремого літошару для ідентифікації істинного значення довжини ствола горизонтальної/похилій свердловини щодо заявлених розробкою глибин масиву. Встановлено закономірності зміни деформаційно-просторової стійкості свердловин у складнопобудованих колекторах при різних технологічних навантаженнях. Запропоновано нейромережеву модель дослідження деформації шарів масиву з різними характеристиками міцності (межами міцності). Наукова новизна. Дана якісна та кількісна оцінка взаємовпливу геомеханічних характеристик масиву на деформаційно-просторову стійкість конструкції свердловин. Практична значимість. Представлена можливість прогнозування деформації стінок свердловин з урахуванням різних характеристик міцності та структурно-геологічних характеристик масиву на базі нейромережевого моделювання. Представлений підхід включений до реєстру наукових напрацювань згідно з проектом “Технології видобутку низьконапірного газу сеноманського продуктивного комплексу”.

Цель. Разработка математических моделей для оценки деформации параметров геолого-технологической системы “массив – скважина” в анизотропных средах. Методика. Для исследований использованы математическое и нейросетевое моделирование напряженного состояния системы “массив – скважина” в условиях геологической неопределенности. Для исследования вероятности осложняющих факторов при бурении с точки зрения математического моделирования, необходимо сделать ряд допущений для деформационно-прочностных свойств геологических слоев массива, соответствующих конкретным условиям бурения скважин. Результаты. Разработана математическая модель деформации ствола горизонтальной скважины и геологических слоев, расположенных вдоль данной конструкции, в условиях постоянно действующих всесторонних напряжений. Реализован, в аналитико-графическом виде, один из базовых аспектов принципа агрегирования изменений пределов прочности каждого отдельного лито-слоя для идентификации истинного значения длины ствола горизонтальной/наклонной скважины относительно заявленных разработкой глубин массива. Установлены закономерности изменения деформационно-пространственной устойчивости скважин в сложнопостроенных коллекторах при различных технологических нагрузках. Предложена нейросетевая модель исследования деформации слоев массива с различными прочностными характеристиками (пределами прочности). Научная новизна. Дана качественная и количественная оценка взаимовлияния геомеханических характеристик массива на деформационно-пространственную устойчивость конструкции скважин. Практическая значимость. Представлена возможность прогнозирования деформации стенок скважин с учетом различных прочностных и структурно-геологических характеристик массива на базе нейросетевого моделирования. Представленный подход включен в реестр научных наработок согласно проекту “Технологии добычи низконапорного газа сеноманского продуктивного комплекса”.